Monitory Bibliografia: Urządzenia techniki komputerowej, K. Wojtuszkiewicz PC Format, nr 3 – 2008r. Monitory

Monitory CRT

Kineskop ogólna budowa Lampa obrazowa (kineskop) Katody Cewki odchylające

Zasada działania monitora Monitory służą do graficznego przedstawienia obrazu wygenerowanego przez kartę graficzną. Głównym elementem monitora, mającym wpływ na jakość obrazu jest kineskop (ang. Cathode Ray Tube - CRT). Obraz wyświetlany na ekranie kreślony jest zogniskowanym strumieniem elektronów bombardujących luminofor przez siatkę wewnątrz lampy kineskopowej, w której panuje próżnia. Jasność świecenia zależy od energii (szybkości) elektronów.

Zasada rysowania obrazu na ekranie kineskopu Odchylanie poziome H Widok z boku Odchylanie pionowe V Widok z przodu Zasada rysowania obrazu na ekranie kineskopu

Zasada działania kineskopu W celu narysowania obrazu na całej powierzchni ekranu strumień elektronów jest odchylany zarówno w poziomie, co powoduje kreślenie na ekranie pojedynczych linii ( przy założeniu stałej jasności świecenia plamki), jak i w pionie, co zapewnia kreślenie kolejnych linii jedna pod drugą. Treść obrazu tworzona jest w ten sposób, że w miarę przesuwania się strumienia elektronów po powierzchni ekranu jego energia jest zmieniana, co powoduje zmiany jasności świecenia poszczególnych punktów luminoforu tworzących punkty wyświetlanego obrazu zwane pikselami.

Zasada działania kineskopu Kreśląc linię strumień elektronów przesuwa się poziomo z jednej strony ekranu na drugą, na przykład z lewej na prawą, a następnie powinien powrócić ponownie do lewej strony ekranu. Do tworzenia obrazu na ekranie wykorzystywany jest ruch plamki tylko w jedną stronę – przy powrocie plamki jest ona wygaszana. Czas potrzebny na narysowanie jednej linii i powrotu plamki określa parametr – częstotliwość odchylania poziomego.

Monitory kolorowe

Ponieważ monitor kolorowy składa barwy z trzech podstawowych RGB (czerwony, zielony, niebieski) potrzebne są trzy działa elektronowe. Maska kineskopu, przez którą przechodzą promienie decyduje o jakości obrazu. Im mniejsze oczka siatki (plamka) tym ostrzejszy obraz. Maski mogą być wykonane w kilku odmianach.

Podstawowe parametry monitora

Rozdzielczość ekranu Podawana jest jako ilość pikseli możliwych do wyświetlenia w poziomie i pionie. Decyduje o ilości szczegółów obrazu, które możemy wyświetlić na ekranie. Przykład: rozdzielczość 640 x 480 oznacza możliwość wyświetlenia 640 pikseli w każdej z 480 linii.

Częstotliwość odświeżania Czas potrzebny na wyświetlenie całego ekranu ograniczony jest przez pasmo monitora. Odchylanie poziome (częstotliwość kilkadziesiąt kHz) decyduje o szerokości obrazu, pionowe (częstotliwość do kilkuset Hz) decyduje o odświeżaniu obrazu. Najlepiej dla oczu jeśli odświeżanie wynosi ok. 85 Hz.

Średnica plamki oraz wielkość ekranu Średnica plamki: Ma podstawowy wpływ na ostrość obrazu – jest podawana w milimetrach. Zbyt duża plamka będzie na przykład powodowała nakładanie się na siebie sąsiadujących linii. Wielkość ekranu: podawana jest w postaci długości jego przekątnej wyrażonej w calach. Wynika to ze stałego stosunku wysokości ekranu do szerokości – 4 : 3.

Częstotliwość odchylania poziomego fH = nH * fV Gdzie: fH – częstotliwość odchylania poziomego fV – częstotliwość odświeżania nH – rozdzielczość (ilość linii) w poziomie

Częstotliwość odchylania poziomego Z wynika jasno, że w czasie kreślenia jednego obrazu musimy narysować nH linii, co oznacza, że jedną linię trzeba narysować nH razy szybciej niż cały obraz. Przykład: Zakładając pracę monitora z rozdzielczością 640 x 480 i częstotliwością odświeżania 60 Hz, otrzymamy częstotliwość odchylania poziomego równą 28,8 kHz.

Pasmo przenoszenia wzmacniacza video Związek szerokości pasma przenoszenia wzmacniacza video z rozdzielczością i częstotliwością odświeżania wynika z ilości informacji, którą musimy przesłać przez niego, a dokładniej z maksymalną szybkością zmian sygnału video. Przy założeniu, ze wyświetlamy na przemian piksele jasne i ciemne, ilość zmian sygnału w ciągu sekundy (a więc jego częstotliwość) jest równa ilości pikseli, które wyświetlamy w ciągu sekundy.

Pasmo przenoszenia wzmacniacza video N = nH * nV * fV Gdzie: N – ilość wyświetlanych pikseli, a więc i częstotliwość sygnału video nH – rozdzielczość w poziomie nV – rozdzielczość w pionie fV – częstotliwość odświeżania obrazu Oczywiście pasmo przenoszenia wzmacniacza video powinno być większe od wyliczonej wartości. Dla wymienionych wyżej parametrów otrzymujemy: fV = 640 * 480 * 60 = 18432000 i rzeczywiści IBM dla tego trybu podaje wymagane pasmo: 25,175 MHz

Przykładowe częstotliwości pracy monitorów dla wybranych standardów standardy rozdzielczość fV fH EGA 640 x 350 60 Hz 21,5 kHz VGA 640 x 480 60 lub 70 Hz 31,5 kHz VESA SVGA 800 x 600 72 Hz 48,1 khz 1024 x 768 75 Hz 60 kHz 1280 x 1024 80 kHz

Monitory LCD

Monitory LCD LCD (ang. Liquid Crystal Display) – ekran zbudowany z dwóch płyt szklanych, pomiędzy którymi umieszczono warstwę ciekłych kryształów, które pod wpływem zmiennego pola elektrycznego stają się przezroczyste lub nie. Ponieważ pokryte są pełniącymi funkcję elektrod cienkimi warstwami napylonego metalu. Decyduje o tym podświetlenie przez lampę fluorescencyjną - tzw. Backplane – matrycę wyświetlacza. Matryca wyświetlacza zbudowana jest z tranzystorów cienkowarstwowych. Jest ich trzy razy więcej niż pikseli wyświetlacza.

Monitory LCD Piksel zbudowany jest z trzech subpikseli (po jednym dla koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego) i każdy z subpikseli sterowany jest przez oddzielny tranzystor. Tranzystor przekazuje odpowiednie napięcie tylko do jednego kryształu, powodując zmianę jego ustawienia. Gdy brak napięcia, kryształy są ustawione równolegle do promienia światła. Kolor powstaje dzięki filtrom RGB, przez które przechodzi lub nie przechodzi światło. W wyniku zmian napięcia dostarczanego do każdego z kryształów, do matrycy i filtrów RGB dociera światło o różnej intensywności, które decyduje o tym, jak wygląda kombinacja kolorów RGB i jaki kolor ma piksel widoczny na ekranie.

Monitory LCD Światło przechodzi na początku przez filtr polaryzacyjny, który „ustawia” falę światła tak, że drga ona w jednej określonej płaszczyźnie. Spolaryzowane światło dociera do komórek matrycy, które potrafią zmienić jego kierunek, np.. skręcając je o 30o w stosunku do początkowej płaszczyzny. Kąt skrętu zależy od napięcia przyłożonego do danej komórki. Po opuszczeniu matrycy światło przechodzi przez zespół czerwonych, zielonych i niebieskich filtrów, nałożonych na trójki subpikseli tworzących piksel. Następnie światło przechodzi przez kolejny filtr polaryzacyjny. Jeśli pada pod kątem prostym do osi polaryzacji, zostaje wytłumione (czarny punkt), jeśli równolegle (biały punkt), a przy kątach pośrednich (inne barwy).

Monitory LCD – ogólna zasada działania Ciekłe kryształy przepuszczają światło przy polaryzacji równoległej, a zatrzymują przy prostopadłej lampa fluorescencyjna panel przedni filtr RGB filtr polaryzacyjny elektrody

Monitory LCD – matryca TN W matrycach TN cząsteczki ciekłych kryształów są prostopadłe do promienia światła i w ramach jednej komórki układają się w kształt śruby. Zaletą tej matrycy jest: łatwość zmiany położenia cząsteczek – są to matryce szybkie (np.. do zastosowań typu gra) Wadą tej matrycy jest: mały kąt widzenia – 150° - 160°, kontrast tylko rzędu 1 : 450-1 : 700, tylko 262 tyś. kolorów (pozostałe barwy z puli 16 mln uzyskuje się metodą symulacji)

Monitory LCD – matryca TN Włączony sygnał sterujący – czarny piksel Stan spoczynku - biały piksel Szklane podłoże z naniesioną warstwą orientującą oraz przezroczystymi elektrodami wiązka światła substancja ciekłokrystaliczna substancja ciekłokrystaliczna zasilanie sterujące brak zasilania oś polaryzacji pionowa oś polaryzacji pozioma

Monitory LCD – matryca PVA W matrycach PVA cząsteczki ciekłych kryształów są ułożone równolegle do promienia światła i w ramach jednej komórki układają się w kształt ściętego stożka. Zaletą tej matrycy jest: duży kąt widzenia, kontrast 1 : 1500, 16 mln kolorów (np.. do zastosowań profesjonalnych w grafice) Wadą tej matrycy jest – są stosunkowo wolne – 16 lub 25 milisekund

Monitory LCD – matryca PVA Stan spoczynku - czarny piksel Włączony sygnał sterujący – biały piksel Szklane podłoże z naniesioną warstwą orientującą oraz przezroczystymi elektrodami wiązka światła substancja ciekłokrystaliczna substancja ciekłokrystaliczna brak zasilania zasilanie sterujące oś polaryzacji pozioma